MMC功率運行區域分析及環流切換控制策略

林環城，王志新

(上海交通大學 電子信息與電氣工程學院，上海 200240)

0 引言

模塊化多電平換流器MMC(Modular Multilevel Converter)作為在電壓源型高壓直流輸電VSC-HVDC(Voltage-Source Converter High Voltage Direct Current)系統應用中極具吸引力的新型拓撲結構，具有諸多優良特性，如無需額外濾波器、運行效率高、可靈活調節無功以及具有黑啟動能力等[1-3]。針對MMC的基本結構、運行特性、控制策略以及調制方法等，國內外學者已開展深入研究并取得了諸多有價值的學術成果和應用成果[4-11]。此外，圍繞MMC高效建模、環流抑制、子模塊電容均壓控制及冗余子模塊配置等方面，也開展了廣泛的研究工作[12-17]。

MMC的功率運行區域主要受變壓器容量、直流側母線容量、電容電壓波動閾值以及系統調制比限制。由于MMC的輸出相電壓由上、下橋臂電壓的差值決定，因而子模塊電容電壓波動將影響其瞬時可輸出的相電壓幅值。同時，電容電壓波動會造成直流母線電壓波動，在系統調制比受限的情況下，不同的電容電壓波動特性會改變MMC可運行區域的功率極限。MMC的內部環流決定了橋臂間的能量流動，從而影響電容電壓波動特性，因此采用不同的環流控制策略將顯著影響MMC的功率極限。已有MMC環流控制策略中通常采用環流抑制的手段[14-15]，即通過抑制環流中的負序二倍頻分量來平衡MMC交直流側的能量流動，從而達到減小子模塊電容電壓波動的目的。此外，文獻[18]提出了環流注入控制策略，基于瞬時功率守恒原理向橋臂中注入二倍頻環流，減小橋臂整體能量的波動，從而進一步減小子模塊電容電壓波動。……